游志明 王洁 高勇 范佳锟 张静胡耀程 王盛 许章炼 张琦

(西安交通大学能源与动力工程学院, 陕西省先进核能技术重点实验室&陕西省先进核能工程研究中心, 西安 710049)

真空稳定性问题是粒子加速器设计中的关键问题之一, 对高能量的超级质子-质子对撞机而言更是如此.质子束流在弯转区产生的同步辐射将会引起束屏壁面吸附的气体分子发生解吸和裂解, 从而引发真空不稳定问题, 导致束流品质和寿命的降低, 甚至引起束流的崩溃.本文通过建立超级质子-质子对撞机束屏内的气体动态模型, 首次计算分析了束屏内气体密度随束流运行时间的演化规律, 并探究了将非蒸散型吸气剂涂层应用于束屏设计的优化方案.结果表明: H2是束屏内的主要解吸气体, 其次是CO, 而CO2和CH4分子密度被分子裂解所限制.束屏内最高气体密度出现在运行初期, 气体密度随时间呈下降趋势.考虑到非蒸散型吸气剂涂层具有强化吸附降低解吸的特性, 讨论了不锈钢镀TiZrV涂层的束屏方案, 计算得到最高等效H2密度相比不锈钢镀铜降低接近两个数量级.计算结果定性地反映束流运行过程中束屏内的动态真空演化情况,可为真空系统设计提供参考.

1 引 言

2012年, 欧洲核子研究中心 (european organization for nuclear research, CERN)研究人员在大型强子对撞机(large hadron collider, LHC)上发现希格斯玻色子[1-3], 这一发现为基础物理的研究开辟了新方向.为精确测量希格斯玻色子, 探寻超越标准模型的“新物理”, 国际上陆续提出……